JPH1026708A - 面光源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 この発明は、光源光の利用効率が高い面光源
装置を提供することを目的としている。 【解決手段】 この発明は、管状光源(501) と、管状光
源(501) からの光源光を導入する管状光源(501) に近接
配置される光導入面(121a)および光源光を発現させる一
主表面(131a)を含む導光板(101) とを備えた面光源装置
(1) であって、導光板(101) の一主表面(131a)は導光板
(101) から発現される光源光のピークを制御する制御手
段(141) を含み、一主表面(131a)と対向する他の主表面
(131b)側には反射手段(201) が配置されて成る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エッジライト方式
の面光源装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置に代表される表示装置は、
薄型、軽量、低消費電力といった特徴を生かして、テレ
ビ、コンピュータあるいはカー・ナビゲーション・シス
テム等の各種表示装置として利用されるようになってき
た。

【０００３】例えば、光透過型の液晶表示装置は、一対
の電極基板間に液晶層が保持されて成る液晶パネルと、
この液晶パネルの一主面上に配置され、この液晶パネル
に光源光を導く面光源装置とを含む。

【０００４】このような表示装置において、一層の装置
の薄型、小型化には、面光源装置の薄型化を達成する必
要があり、バックライト方式からエッジライト方式の面
光源装置が用いられるようになってきた。

【０００５】エッジライト方式の面光源装置は、実開昭
６３−２４５２９号公報等に開示されるように、管状光
源と、裏面側に乳白色の散乱パターンが印刷されたアク
リル樹脂などの薄板形状の導光板とを含み、この管状光
源に導光板の一端面が近接配置されて成っている。そし
て、管状光源からの光源光は、導光板中を伝搬し、導光
板裏面の散乱パターンによって散乱され、導光板主表面
に出射される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記したエッジライト
方式の面光源装置によれば、装置の薄型化を達成できる
ものの、散乱パターンによる光損失があり、また散乱パ
ターンの印刷を別途行う必要があることから、光利用効
率と生産性の向上がそれぞれ望まれていた。

【０００７】上記した問題点を解決するものとして、例
えば特開平５−３１３１６３号公報や特開平６−７５１
２３号公報等に開示されるエッジライト方式の面光源装
置が知られている。これは、導光板の表示パネル側と相
反する主表面側に複数の突起部を配列し、この突起によ
って導光板からの出射光を制御するというもので、従来
の散乱パターンを不要にでき、しかも光利用効率を向上
することができる。

【０００８】同様に、本出願人は、導光板の表示パネル
と対向する主表面側に複数の突起部を配列し、この突起
によって導光板からの出射光を制御することにより、従
来の散乱パターンを不要にし、しかも光利用効率を向上
した面光源装置を提案している。

【０００９】上述した面光源装置を、図３を参照して説
明する。この面光源装置(1001)は、アクリル製の略長方
形状の導光板(1101)と、導光板(1101)の一端面(1121a)
を光入射面とし、この端面(1121a) に近接して配置され
る管状光源(1501)と、導光板(1101)上に配置されるプリ
ズムシート、拡散板等の光制御シート(1901)とを備え
る。そして、導光板(1101)は、管状光源(1501)の管長方
向と略平行な複数の櫛歯状のプリズム突起列(1141)を含
む。

【００１０】このプリズム突起列(1141)は、管状光源(1
501)の管長方向に近接して傾斜する第１斜面(1143)と、
この第１斜面(1143)と交わる第２斜面(1145)とを含み、
第１斜面(1143)は導光板(1101)の主表面(1131)に対して
角度（θ１）で交わり、また第２斜面(1145)は導光板(1
101)の主表面(1131)に対して角度（θ２）で交わる。

【００１１】そして、管状光源(1501)から照射される光
源光は、空気とアクリル樹脂との屈折率差から、導光板
(1101)内には略４２゜の集光角（Ω１）を持つ光となっ
て入射され、導光板(1101)内を全反射して伝播し、角度
（θ１）は導光板(1101)内を伝播する光源光を全反射す
る条件に設定され、角度（θ２）は導光板(1101)内を伝
播する光源光を出射する条件に設定される。

【００１２】これにより、プリズム突起列(1141)の第１
斜面(1143)に光源光が導かれると、光源光は第１斜面(1
143)で全反射され、出射面である第２斜面(1145)に導か
れ、この第２斜面(1145)を経て、導光板(1101)の主表面
(1131)に対して略９０゜の集光角（Ω２）に集光され指
向性を持った出射光として放出される。更に、導光板(1
101)の主表面(1131)に対して略法線方向に輝度ピークを
持つように、光制御シート(1901)を介して出射される。

【００１３】上述した面光源装置(1001)によれば、導光
板裏面に散乱パターン等が配置された従来の面光源装置
に比べ、光損失を極めて低減できるため、光利用効率を
大幅に改善することができる。

【００１４】ところで、従来より、導光板から不所望に
放出される光源光を、再び導光板内に導き、これにより
光利用効率を向上させる試みが成されており、例えば導
光板裏面に散乱パターンが配置された面光源装置では、
乳白色の拡散反射板が導光板裏面側に配置されている。

【００１５】このような中、本発明者の誠意研究の結
果、導光板の一主表面に導光板から発現される光源光の
ピークを制御する制御手段を含む面光源装置では、従来
の面光源装置との挙動の相違により、更に効率的に光利
用効率が向上できることが解った。

【００１６】この発明は、導光板の一主表面に導光板か
ら発現される光源光のピークを制御する制御手段を含む
面光源装置の更なる光利用効率を達成することを目的と
している。

【００１７】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載される発
明は、管状光源と、前記管状光源からの光源光を導入す
る前記管状光源に近接配置される光導入面および前記光
源光を発現させる一主表面を含む導光板とを備えた面光
源装置において、前記導光板の前記一主表面は前記導光
板から発現される光源光のピークを制御する制御手段を
含み、前記一主表面と対向する他の主表面側には反射手
段が配置されて成ることを特徴とする面光源装置にあ
る。

【００１８】請求項２に記載される発明は、前記導光板
の前記制御手段は、前記導光板内を伝播する前記光源光
を前記導光板の前記一主表面側から選択的に出射する複
数の突起を含むことを特徴とする請求項１記載の面光源
装置にある。

【００１９】請求項３に記載される発明は、前記突起
は、前記管状光源の管長方向に沿う突起列であることを
特徴とする請求項２記載の面光源装置にある。請求項４
に記載される発明は、前記反射手段は、金属薄膜から成
ることを特徴とする請求項１記載の面光源装置にある。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の一実施例の面光
源装置について図面を参照して説明する。この面光源装
置(1) は、図１乃至２に示すように、アクリル樹脂から
成る成形体であって、対角１２．１インチサイズの有効
発光領域(111) を備えた略長方形状の導光板(101) 、導
光板(101) の第１短端面(121a)を光導入面とし、この第
１短端面(121a)に近接配置される管状光源(501) 、管状
光源(501) からの光源光を効率良く導光板(101) に導く
リフレクタフィルム(601) 、導光板(101) の第１主表面
(131) 上に配置されるプリズムシート及び拡散シートか
ら成る光制御シート(901) とを備えて構成される。ここ
で、第１短端面(121a)に管状光源(501) を配置したの
は、装置の外形寸法を一層小型にするためである。

【００２１】そして、この導光板(101) は、液晶パネル
等の平面表示装置に適合されるべく、装置の薄型化を達
成するため、第１短端面(121a)の肉厚（t1）が３mm、第
１短端面(121a)と相反する第２短端面(121b)の肉厚（t
2）が１mmの楔型で構成されている。また、導光板(101)
の第１主表面(131a)上には、管状光源(501) の管長方
向と略平行な複数の櫛歯状のプリズム突起列(141) を含
む。このプリズム突起列(141) は、管状光源(501) 方向
に近接して傾斜する第１斜面(143) と、この第１斜面(1
43) と交わる第２斜面(145) とを含み、第１斜面(143)
は導光板(101) の第１主表面(131a)に対して角度（θ
１）で交わり、また第２斜面(145) は導光板(101) の第
１主表面(131a)に対して角度（θ２）で交わる。更に、
プリズム突起列(141) は、輝度均一化を図るため、管状
光源(501) から遠ざかるにつれ、そのピッチは徐々に小
さく形成されている。

【００２２】第１斜面(143) と導光板(101) の第１主表
面(131) との成す角度（θ１）は、例えば３０゜に設定
され、また第２斜面(145) と導光板(101) の第１主表面
(131a)との成す角度（θ２）は、この実施例では９０゜
に設定されている。ここでは、角度（θ１）を３０゜に
設定したが、角度（θ１）はこれに限定されるものでは
なく、第１長端面(121a)から入射され、導光板(101) 内
を伝播する光源光を概ねプリズム突起列(141) の第２斜
面(145) に反射して導くよう設定されるものであれば良
い。しかしながら、角度（θ１）が小さすぎると、突起
列(141) を多数配列させることができなくなり、輝度む
らを招く恐れがあることから、角度（θ１）は２０〜４
０゜の範囲内に設定することが望ましい。また、ここで
は角度（θ２）を略９０゜に設定したが、出射光の広が
りを小さくする上で８０゜以上であることが望ましく、
９０゜を越える鈍角であっても良い。

【００２３】そして、この導光板(101) は、第１主表面
(131a)と相反する第２主表面(131b)上に、正反射率が９
０％以上の銀（Ａｇ）フィルムから成る正反射層(201)
が配置されている。ここでは、銀（Ａｇ）フィルムを配
置したが、蒸着により３０００オングストローム厚程度
の所望膜厚に直接被着してもかまわない。このような場
合、銀（Ａｇ）以外にも、アルミニウム（Ａｌ），クロ
ム（Ｃｒ）等の高反射金属材料を用いることができ、ス
パッターにより着膜してもかまわない。また、正反射層
(201) を直接被着させることで、部品点数の増大が抑え
られる。いずれにしても、正反射率を高めることが望ま
しく、９０％以上、更には９５％以上であることが望ま
しい。

【００２４】この実施例の如く、正反射層(201) として
銀フィルム等を導光板(101) と別体として配置する場合
は、導光板(101) と正反射層(201) との間の局所的な空
気層の有無により輝度むらが生じることがあるため、均
一に空気層を介在させる、あるいは空気層を介在させる
ことなく密着させることが望ましい。

【００２５】次に、この面光源装置(1) の動作について
説明する。管状光源(501) から照射される光源光は、空
気とアクリル樹脂との屈折率差から、導光板(101) 内に
は略４２゜の集光角（Ω１）を持つ光として伝播され
る。ここで、導光板(101) 内を伝播される光源光が、例
えばプリズム突起列(141) の第１斜面(143) に導かれる
と、光源光は第１斜面(143) で全反射され、出射面であ
る第２斜面(145) に導かれ、この第２斜面(145) を経
て、導光板(101) の第１主表面(131a)に対して略９０゜
の集光角（Ω２）に集光され指向性を持った出射光とし
て導光板(101) から放出される。同様に、導光板(101)
内を伝播される光源光が、例えばプリズム突起列(141)
の第２斜面(145) に導かれると、この第２斜面(145) を
経て、やはり導光板(101) の第１主表面(131a)に対して
略９０゜の集光角（Ω２）に集光され指向性を持った出
射光として導光板(101) から放出される。

【００２６】このようにして導光板(101) の第１主表面
(131a)から発現される光源光は光制御シート(900) に導
かれ、その輝度ピークが導光板(101) の第１主表面(131
a)の法線方向に調整される。

【００２７】更に、この実施例の面光源装置(1) によれ
ば、導光板(101) の第２主表面(131b)から放出される光
源光のほとんどが正反射層(201) により実質的に正反射
され、再び導光板(101) 内に入射されるため、実質的に
全ての光源光が第１主表面(131a)側から発現されること
となる。

【００２８】以上により、この実施例の面光源装置(1)
によれば、導光板(101) の第２主表面(131b)に正反射層
(201) が配置されない場合に比べて光利用効率を７〜８
％程度向上させることができた。

【００２９】ところで、導光板裏面に散乱パターンが配
置される従来の面光源装置では、反射率９２％程度の拡
散反射板を配することが、本発明の如く正反射率の高い
正反射層(201) を配するよりも効果的であった。例え
ば、拡散反射板を配した場合と、本実施例の如く正反射
層を配した場合とでは、正反射層を配した場合の方が面
平均輝度、中心輝度のそれぞれで２〜３％の輝度低下が
見られる。

【００３０】これに対して、この実施例の面光源装置
(1) では、拡散反射板を配した場合に比べて、更に面平
均輝度、中心輝度のそれぞれで７〜８％が改善された。
このような挙動の相違は、面光源装置(1) の光源光の発
現の作用の相違によるものと考えられる。

【００３１】上述した実施例の面光源装置(1) では、導
光板(101) の第１短端面(121a)に管状光源(501) を配置
したが、導光板(101) に溝を形成し、この溝中に管状光
源(501) を埋没させることにより、若干の装置厚が増大
されるものの、より一層、非有効発光領域を低減でき
る。

【００３２】

【発明の効果】この発明によれば、導光板裏面からの漏
れ光を有効に活用することで、光利用効率が高い面光源
装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の一実施例の面光源装置の概略
斜視図である。

【図２】図２は、図１中ＡＡ’線に沿って切断した面光
源装置の概略断面斜視図である。

【図３】図３は、従来の面光源装置の概略断面図であ
る。

【符号の説明】

(1) …面光源装置 (101) …導光板 (121a)…第１短端面 (121b)…第２短端面 (131a)…第１主表面 (131b)…第２主表面 (501) …管状光源 (901) …光制御シート

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 管状光源と、前記管状光源からの光源光
   を導入する前記管状光源に近接配置される光導入面およ
   び前記光源光を発現させる一主表面を含む導光板とを備
   えた面光源装置において、 前記導光板の前記一主表面は前記導光板から発現される
   光源光のピークを制御する制御手段を含み、前記一主表
   面と対向する他の主表面側には反射手段が配置されて成
   ることを特徴とする面光源装置。
2. 【請求項２】 前記導光板の前記制御手段は、前記導光
   板内を伝播する前記光源光を前記導光板の前記一主表面
   側から選択的に出射する複数の突起を含むことを特徴と
   する請求項１記載の面光源装置。
3. 【請求項３】 前記突起は、前記管状光源の管長方向に
   沿う突起列であることを特徴とする請求項２記載の面光
   源装置。
4. 【請求項４】 前記反射手段は、金属薄膜から成ること
   を特徴とする請求項１記載の面光源装置。